Análise do gerenciamento de risco

Análise do gerenciamento de risco

A análise do gerenciamento de risco de estruturas devido às descargas atmosféricas é um tema complexo e que muitas pessoas acabam cometendo erros. A norma regente ABNT NBR 5419-2015 apresenta uma metodologia de cálculo de difícil entendimento.

Este artigo tem por finalidade fornecer o procedimento para a avaliação de tais riscos, conforme a norma regente ABNT NBR 5419-2015, porém com uma sequência de cálculo mais didática, para que ninguém mais encontre problemas durante a execução dessa análise. Uma vez que o limite tolerável do risco for escolhido, o procedimento apresentado a seguir permite a escolha das medidas de proteção adequadas para manter o risco nos patamares legais.

A NBR 5419-2015 define como medidas de Proteção o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas – SPDA – e as Medidas de Proteção contra Surto – MPS.

Esta norma, provê os requisitos para proteção de estrutras contra danos físicos por meio de um SPDA – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas – e a proteção de seres vivos contra lesões causadas pelas tensões de toque e de passo nas vizinhanças do SPDA. Além da proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos, visando uma diminuição na falha desses equipamentos após uma descarga elétrica

O risco, de acordo com a norma, é definido como a provável perda média anual em uma estrutura devido às descargas atmosféricas, que dependem de 3 principais fatores:

  1. O número anual de descargas atmosféricas que influenciam na estrutura
  2. A probabilidade de dano por uma descarga atmosférica
  3. A quantidade média de perdas causadas. 

 

As descargas atmosféricas podem ser dividas em:

  1. Descargas diretas na estrutura
  2. Descargas próximas a estrutura, direto nas linhas conectadas (linhas de energia ou de telecomunicações) ou próxima a essas linhas.

O sistema de proteção contra as descargas atmosféricas incluí os sistemas externos e internos a edificação e seus conteúdos, assim como as pessoas. Em geral é constituído por SPDA e MPS.

O SPDA é o sistema utilizado para reduzir danos físicos a estrutura devido as descargas atmosféricas. Já a MPS são medidas tomadas para proteger os sistemas internos, e seus conteúdos, contra os defeitos dos pulsos eletromagnéticos em virtude das descargas atmosféricas.

Para a definição das medidas a serem tomadas em relação a proteção contra descargas elétricas, é realizada a análise de risco, que deve ser realizada por profissionais capacitados e experientes.

Cada análise é única, mesmo em edificações semelhantes, haverá características distintas que influenciam para o gerencimaneto de risco, o que o torna sempre necessário. 

Porém como realizar a análise de risco? Continue lendo que iremos detalhar os procedimentos e cálculos e também, ao final, teremos nossa calculadora para auxiliá-los nessas análises.

Gerenciamento de Risco

O primeiro passo para realizar uma análise de risco correta é efetuar um levantamento dos dados relevantes e características do local tais como:

  • Quantidade de pessoas que transita pela edificação
  • Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km² /ano) [NG]
  • Dimensões da estrutura (m) [L, W, H]
  • Nível do DPS na instalação (PEB)
  • Conteúdo da edificação
  • Medidas de proteção contra descargas atmosféricas adotadas
  • Medidas de proteção contra surto
  • Linhas de potência ou de telecomunicações próximas
  • Medidas de prevenção e Combate a Incêndios existentes na edificação

Uma vez que tenhamos os dados da edificação, podemos iniciar nossa análise de risco seguindo os passos a seguir:

 

Etapa 1: Análise dos componentes de risco devido às descargas na estrutura – Risco de ferimento a seres vivos por tensão de passo e toque (RA)

 

Para o cálculo de risco devido às descargas na estrutura precisamos seguir os seguintes passos:

  1. Determinar o comprimento (L) largura (W) e altura (H) da edificação e calcular a área de exposição equivalente de acordo com a expressão abaixo:

 

A_{D}=L\times W+2\times (3\times H)\times (L+W)+\pi \times (3\times H)^{2}

 

  1. Definição do fator de localização da estrutura (CD) conforme a tabela abaixo

 

Tabela 1 – Fator de localização da estrutura CDtabela 1 - Fator de localização da estrutura CDFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Definir os valores de probabilidade PTA de uma descarga a uma estrutura causar choque a seres vivos devido a tensões de toque e passo perigosas, conforme a tabela abaixo:

 

Tabela 2 – Valores de probabilidade PTA
tabela 2 - Valores de probabilidade PTAFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Definir a probabilidade PB de uma descarga a uma estrutura causar danos físicos, de acordo com a tabela abaixo

 

Tabela 3 – Valores de probabilidade PB dependendo das medidas de proteção para reduzir danos físicostabela 3 - Valores de probabilidade PB dependendo das medidas de proteção para reduzir danos físicosFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Calcular a probabilidade PA de uma descarga à estrutura irá causar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico, definida pela equação abaixo:

 

P_{A}= P_{TA}\times P_{TB}

 

  1. Defina o número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétrico (D1) devido a um evento perigoso, conforme a tabela abaixo:

 

Tabela 4 – Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétricotabela 4 - Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétricoFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o fator de redução da perda de vida humana dependendo do tipo do solo ou piso de acordo com a tabela abaixo:

 

Tabela 5 – Fator de redução rt em função do tipo da superfície do solo ou pisotabela 5 - Fator de redução rt em função do tipo da superfície do solo ou pisoFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o número de pessoas na zona (nz), número total de pessoas na estrutura (nt) e tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, em horas por ano (tz)
  2. Calcule a perda relacionada aos ferimentos a seres vivos por choque elétrico de acordo com a equação a seguir:

 

L_{A} = r_{t}\times\times L_{T}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760} 

 

  1. Defina a densidade de descargas atmosféricas por km2 por ano (NG)
  2. Calcule o número de eventos perigosos (ND) para a estrutura conforme a fórmula abaixo:

 

N_{D} = N_{G}\times A_{D}\times C_{D}\times 10^{-6}

 

  1. Por fim, calcule a componente relacionada a ferimentos a seres vivos por choque elétrico de acordo com a expressão abaixo:

 

  R_{A} = N_{D}\times P_{A}\times L_{A}

 

Etapa 2: Análise dos componentes de risco devido às descargas na estrutura – Componente relacionado a danos físicos (RB)

 

Para o cálculo de risco das descargas na estrutura, considerando os danos físicos, devemos seguir os seguintes passos:

  1. Defina o número relativo médio típico de vítimas feridas por danos físicos, conforme a tabela abaixo (D2):

 

Tabela 6 – Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétricotabela 6 - Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétricoFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou do risco de explosão da estrutura de acordo com a tabela abaixo:

 

Tabela 7 – Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estruturatabela 7 - Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estruturaFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o fator (rp) de redução da perda devido a danos físicos dependendo das providências tomadas para reduzir as consequências do incêndio a partir da tabela a seguir:

 

Tabela 8 – Fator de redução rp em função das providências tomadas para reduzir as consequências de um incêndiotabela 8 - Fator de redução rp em função das providências tomadas para reduzir as consequências de um incêndioFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

Obs: Para estruturas que possuem risco de explosão, considera-se rp = 1 para todos os casos.

  1. Defina o fator de aumento da perda (hz) devido a danos físicos quando um perigo especial estiver presente, conforme a tabela abaixo:

 

Tabela 9 – Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo especialtabela 9 - Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo especialFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Uma vez definidos esses valores é possível calcular o a perda em uma estrutura relacionada a danos físicos LB de acordo com a equação a seguir:

 

L_{B} = r_{p}\times r_{f}\times h_{z}\times L_{F}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760}

 

  1. Por fim é possível calcular a componente relacionada a danos físicos (RB) de acordo com a ABNT – NBR 5419 (2015) da seguinte maneira

 

R_{B} = N_{D}\times P_{B}\times L_{B}

 

Etapa 3: Análise dos componentes de risco devido às descargas na estrutura – Componente relacionado à falha de sistemas internos (RC)

 

Para o cálculo de risco das descargas na estrutura, considerando as falhas dos sistemas internos, devemos seguir os seguintes passos

  1. Defina o valor do PSPD que depende do sistema coordenado de DPS e do nível de proteção contra descargas atmosféricas (NP) para o qual os DPS foram projetados. Tais valores estão dispostos na tabela abaixo.

 

Tabela 10 – Valores de probabilidade de PSPD em função do NP para o qual os DPS foram projetadostabela 10 - Valores de probabilidade de PSPD em função do NP para o qual os DPS foram projetadosFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

NOTA 1 – Os valores de PSPD podem ser reduzidos para os DPS que tenham características melhores de proteção (maior corrente nominal IN, menor nível de proteção UP etc.) comparados com os requisitos definidos para NP I nos locais relevantes da instalação.

  1. Defina os valores dos fatores que dependem da blindagem, aterramento e condições de isolação da linha para descargas atmosféricas na linha (CLD) ou próximas a linha (CLI), conforme a tabela a seguir.

 

Tabela 11 – Valores dos fatores CLD e CLI dependendo das condições de blindagem, aterramento e isolamentotabela 11 - Valores dos fatores CLD e CLI dependendo das condições de blindagem, aterramento e isolamentoFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Calcule a probabilidade (PC) de falhas em sistemas. O cálculo de PC deve ser realizado levando em consideração o nível de proteção contra descargas atmosféricas para qual os DPS, da linha de energia e de telecom, foram projetados, dessa forma:

 

P_{C/E} = P_{SPD/E}\times C_{LD/E}

P_{C/T} = P_{SPDT}\times C_{LD/T}

P_{C} = 1-(1- P_{C/E})\times (1- P_{C/T})

 

  1. Defina o valor do número (LO) relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos devido a um evento perigoso

 

Tabela 12 – Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por falha de sistemas internostabela 12 - Valores do número relativo médio típico de vítimas feridas por falha de sistemas internosFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. A partir dos dados dos passos anteriores é possível o cálculo da perda relacionada à falha dos sistemas internos (LC) devido a descargas na estrutura de acordo com a equação abaixo:

 

L_{C} = L_{O}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760}

 

Onde:

LO =  Número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos devido a um evento perigoso 

nz = Número de pessoas na zona

nt = Número total de pessoas na estrutura

tz = Tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano

  1. Por fim calcula-se a componente de risco relacionado à falha de sistemas internos devido a descargas na estrutura de acordo com a expressão abaixo:

 

R_{C} = N_{D}\times P_{C}\times L_{C}

Onde:

ND = Número de eventos perigosos para a estrutura

PC = Probabilidade de falhas em sistemas

LC = Perda relacionada a falha de sistemas internos

Etapa 4: Análise dos componentes de risco devido às descargas próximas da estrutura – Componente relacionado à falha de sistemas internos (RM)

 

A análise da componente de risco de falha nos sistemas internos devido às descargas próximas da estrutura é separada em duas análises. A primeira é em relação a linha de energia (RM/P) a segunda leva em consideração a linha de telecomunicações (RM/T).

Para o cálculo da componente de risco das descargas próximas da estrutura, considerando a componente relacionada as falhas dos sistemas internos, devemos seguir os seguintes passos

  1. Calcule o valor do PMS conforme a expressão a seguir:

 

P_{MS} = (K_{S1}\times K_{S2}\times K_{S3}\times K_{S4})^{2}

 

Onde:

KS1 = Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da estrutura, SPDA ou outra blindagem na interface da zona de proteção

KS2 = Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha de blindagem interna a estrutura na interface da zona de proteção

KS3 = Leva em consideração as características da fiação interna

KS4 = Leva em consideração a tensão suportável de impulso do sistema a ser protegido.

 

Dentro de uma zona de proteção, em uma distância de segurança do limite da malha, no mínimo igual à largura da malha wm, os fatores KS1 e KS2 para o SPDA ou blindagem tipo malha espacial, podem ser definidos como:

 

K_{S1} = 0,12\times w_{m1}

K_{S2} = 0,12\times w_{m2}

Onde:

wm1 e wm2 são as larguras da blindagem em forma de grade, ou dos condutores de descidas do SPDA tipo malha ou o espaçamento entre as colunas metálicas da estrutura, ou o espaçamento entre as estruturas de concreto armada atuando como um SPDA natural.

Obs: Os valore de KS1 e KS2 são limitados a 1. Para uma análise mais conservadora utiliza-se KS1 e KS2 igual a um.

Para definir o valor do fator KS3 utiliza-se a tabela abaixo:

 

Tabela 13 – Valores do fator KS3 dependendo da fiação internatabela 13 - Valores do fator KS3 dependendo da fiação internaFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

O fator KS4 é definido como:

K_{S4} = \frac{1}{ U_{W} }

Onde:

UW= Tensão suportável nominal de impulso do sistema a ser protegido, expressa em quilovolts (kV)

Obs: Usualmente utiliza-se o valor de tensão suportável nominal do cabo de energia igual a 2,5 kV e o de Telecom igual a 1,5 kV. O valor máximo de KS4 é limitado a 1.

  1. Após calculado o valor de PMS e calculado o valor de PSPD na etapa anterior, calcula-se a probabilidade de falhas em sistemas (PM) de acordo com a equação abaixo:O cálculo de PM deve ser realizado levando em consideração o nível de proteção contra descargas atmosféricas para qual os DPS, da linha de energia e de telecom, foram projetados, dessa forma:

 

P_{M/E} = P_{SPD/E}\times P_{MS/E}

P_{M/T} = P_{SPD/T}\times P_{MS/T}

P_{M} = 1-(1- P_{M/E})\times (1- P_{M/T})

 

  1. Calcule a área de exposição equivalente de descargas que atingem perto da estrutura, expressa em metro quadrado (m²) .A área de exposição equivalente (AM) que se estende a uma linha localizada a uma distância de 500 m do perímetro da estrutura é definida por:

 

A_{M}=2\times 500\times (L+W)+\pi \times (500)^{2}

 

Onde:

L = Comprimento da edificação (m)

W = Largura da edificação (m)

  1. Calcule a avaliação do número médio anual de eventos perigosos (NM) devido a descargas perto da estrutura conforme a expressão abaixo:

 

N_{M}= N_{G}\times A_{M} \times (10)^{-6}

 

Onde:

NG = Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km²/ano)

AM = Área de exposição equivalente de descargas que atingem perto da estrutura, expressa em metro quadrado (m²).

  1. Por fim, a componente de risco relacionado à falha dos sistemas internos devido a descargas próximas a estrutura (RM) será:

 

R_{M}= N_{M}\times P_{M} \times L_{M}

 

Etapa 5: Análise dos componentes de risco devido às descargas na linha – Componente relacionado a ferimentos a seres vivos por choque elétrico (RU)

 

A análise da componente relacionada a ferimentos a seres vivos por choque elétrico é dividida em duas abordagens, a primeira leva em conta a linha de energia (RU/P) e a segunda leva em consideração a linha de telecomunicação (RU/T).

Para o cálculo da componente relacionada a ferimentos a seres vivos por choque elétrico, devemos seguir os seguintes passos:

  1. Defina o fator (CI) de instalação da linha de acordo com a tabela abaixo:

 

Tabela 14 – Fator de instalação da linha CItabela 14 - Fator de instalação da linha CIFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o fator tipo de linha (CT) conforme com a tabela abaixo:

 

Tabela 15 – Fator tipo de linha CTtabela 15 - Fator tipo de linha CTFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o fator ambiental (CE) acordo com a tabela abaixo:

 

Tabela 16 – Fator ambiental da linha CEtabela 16 - Fator ambiental da linha CEFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Calcule a área de exposição equivalente de descargas (AL) que atingem a linha, expressa em metro quadrado (m²), conforme a expressão abaixo:

 

A_{L}= 40\times L_{L}

Onde:

LL = comprimento da linha em metros (m). Caso o comprimento seja desconhecido, considere LL igual a mil metros.

  1. Calcule o número médio anual de eventos perigosos (NL) devido a descargas na linha, de acordo com a equação a seguir:

 

N_{L} = N_{G}\times A_{L} \times C_{I}\times C_{E}\times C_{T}\times 10^{-6}

Onde:

NG = Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km²/ano)

AL = Área de exposição equivalente de descargas que atingem a linha

CI = Fator de instalação da linha

CE = Fator ambiental da linha

CT = Fator de tipo da linha

  1. Calcule a área de exposição equivalente da estrutura adjacente (ADJ) de acordo com a expressão a seguir:

 

A_{DJ}=L_{J}\times W_{J}+2\times (3\times H_{J})\times (L_{J}+W_{J})+\pi \times (3\times H_{J})^{2}

Onde:

LJ = Comprimento da estrutura adjacente

WJ = Largura da estrutura adjacente

HJ = Altura da estrutura adjacente

  1. Defina, a partir da tabela abaixo, qual o fator de localização (CDJ) da estrutura adjacente

Tabela 17 – Fator de localização da estrutura CDJtabela 17 - Fator de localização da estrutura CDJFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

  1. Calcule o número de eventos perigosos para a estrutura adjacente de acordo com a equação abaixo:

 

N_{DJ} = N_{G}\times A_{DJ} \times C_{DJ}\times C_{T}\times 10^{-6}

Onde:

NG = Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km² x ano)

ADJ = Área de exposição equivalente da estrutura adjacente

CDJ = Fator de localização da estrutura adjacente

CT = Fator de tipo da linha

  1. Defina o valor da probabilidade (PTU) de uma descarga em uma linha que adentre a estrutura causar choque a seres vivos devido a tensões de toque perigosas, de acordo com a tabela a seguir:

 

Tabela 18 – Valores da probabilidade PTU de uma descarga em uma linha adentre a estrutura causar choque a seres vivos devido a tensões de toque perigosastabela 18 - Valores da probabilidade PTU de uma descarga em uma linha adentre a estrutura causar choque a seres vivos devido a tensões de toque perigosasFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Defina o valor da probabilidade (PEB) em função do nível de proteção contra descargas atmosféricas (NP) para o qual os DPS foram projetados, de acordo com a tabela abaixo:

 

Tabela 19 – Valores de probabilidade de PEB em função do NP para o qual os DPS foram projetadostabela 19 - Valores de probabilidade de PEB em função do NP para o qual os DPS foram projetadosFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

NOTA 1 – Os valores de PSPD podem ser reduzidos para os DPS que tenham características melhores de proteção (maior corrente nominal IN, menor nível de proteção UP etc.) comparados com os requisitos definidos para NP I nos locais relevantes da instalação.

  1. Defina os valores da probabilidade (PLD) dependendo da resistência (RS) da blindagem do cabo e da tensão suportável de impulso (UW) do equipamento, de acordo com a tabela a seguir:

 

Tabela 20 – Valores da probabilidade PLD dependendo da resistência RS da blindagem do cabo e da tensão suportável de impulso UW do equipamentotabela 20 - Valores da probabilidade PLD dependendo da resistência RS da blindagem do cabo e da tensão suportável de impulso UW do equipamentoFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

  1. Calcule a probabilidade (PU) de ferimentos de seres vivos por choque elétrico devido a descargas perto da linha conectada. O valor de PU é dado pelo produto:

 

P_{U} = P_{TU}\times P_{EB} \times P_{LD}\times C_{LD}

Onde:

PTU = Probabilidade de uma descarga em uma linha adentrar na estrutura e causar choques a seres vivos por tensões de toque e passo

PEB = Probabilidade em função do nível de proteção para o qual os DPS foram projetados

PLD = Probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha conectada

CLD = Fator que depende da blindagem, do aterramento e das condições da isolação da linha. Ver Tabela 11

  1. Calcule a perda relacionada a ferimentos de seres vivos por choque elétrico (LU), devido a descargas na linha, de acordo com a expressão abaixo

 

L_{U} = r_{t}\times L_{Z}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760} 

 

LT =  Número relativo médio típico de vítimas por choque elétrico. Ver Tabela 4

nz = Número de pessoas na zona

nt = Número total de pessoas na estrutura

tz = Tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano

rt = Fator de redução da perda de vida humana dependendo do tipo do solo ou piso. Ver Tabela 5

 

  1. Essa análise deve ser feita para a linha de energia e também para a linha de telecomunicação. Calcule os componentes de risco relacionado a ferimentos a seres vivos devido a descargas na linha de energia (RU/P) e na linha de telecomunicação (RU/T) de acordo com as expressões abaixo:

 

R_{U/P}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{U} \times L_{U}

R_{U/T}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{U} \times L_{U}

 

  1. Por fim, a componente de risco relacionado a ferimentos a seres vivos devido a descargas na linha será a soma da componente da linha de energia com a de telecomunicações, portanto:

 

R_{U}= R_{U/P} + R_{U/T}

 

Etapa 6: Análise dos componentes de risco devido às descargas na linha – Componente relacionado a danos físicos (RV)

 

A análise da componente relacionada a ferimentos a danos físicos devido a descargas na linha é dividida em duas abordagens, a primeira leva em conta a linha de energia (RV/P) e a segunda leva em consideração a linha de telecomunicação (RV/T).

Para o cálculo da componente relacionada a danos físicos, devemos seguir os passos a seguir:

  1. Calcule a probabilidade (PV) de danos físicos à estrutura causados por descargas na linha, de acordo com a expressão abaixo:

 

P_{V} = P_{EB}\times P_{LD} \times C_{LD}

Onde:

PEB = Probabilidade em função do nível de proteção para o qual os DPS foram projetados. Ver Tabela 19

PLD = Probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha conectada. Ver Tabela 20

CLD = Fator que depende da blindagem, do aterramento e das condições da isolação da linha. Ver Tabela 11

  1. Calcule a perda (LV) em uma estrutura devido a danos físicos causados por uma descarga na linha conectada, de acordo com a equação a seguir:

 

L_{V} = r_{p}\times r_{f}\times h_{z}\times L_{F}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760}

Onde:

rp = Fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo das providências tomadas para reduzir as consequências do incêndio. Ver Tabela 8

rf = Fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou do risco de explosão da estrutura. Ver Tabela 7

hz = Fator de aumento da perda devido a danos físicos quando um perigo especial estiver presente. Ver Tabela 9

LF = Número relativo médio típico de vítimas por danos físicos. Ver Tabela 6

nz = Número de pessoas na zona

nt = Número total de pessoas na estrutura

tz = Tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano

Obs: O valor de LV é igual ao valor de LB

  1. Essa análise deve ser feita para a linha de energia e também para a linha de telecomunicação. Calcule os componentes de risco relacionado a danos físicos devido a descargas na linha de energia (RV/P) e na linha de telecomunicação (RV/T) de acordo com as expressões abaixo:

 

R_{V/P}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{V} \times L_{V}

R_{V/T}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{V} \times L_{V}

Onde:

NL = Número médio anual de eventos perigosos devido a descarga na linha

NDJ = Número de eventos perigosos para a estrutura adjacente

PV = Probabilidade de danos físicos à estrutura causados por descargas na linha

LV = Perda em uma estrutura devido a danos físicos causados por uma descarga na linha conectada

  1. Por fim, a componente de risco relacionado a danos físicos devido a descargas na linha será a soma da componente da linha de energia com a de telecomunicações, portanto:

 

R_{V}= R_{V/P} + R_{V/T}

 

Etapa 7: Análise dos componentes de risco devido às descargas na linha – Componente relacionado a falha em sistemas internos (RW)

 

A análise da componente relacionada a falha em sistemas internos devido a descargas na linha é dividida em duas abordagens, a primeira leva em conta a linha de energia (RW/P) e a segunda leva em consideração a linha de telecomunicação (RW/T).

Para o cálculo da componente relacionada a falhas em sistemas internos, devemos seguir os passos a seguir:

  1. Calcule a probabilidade (PW) de falha de sistemas internos causados por descargas na linha, de acordo com a expressão abaixo:

 

P_{W} = P_{SPD}\times P_{LD} \times C_{LD}

Onde:

PSPD = Probabilidade de reduzir PC, PM, PW e PZ, quando um sistema coordenado de DPS está instalado. Ver Tabela 10

PLD = Probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha conectada. Ver Tabela 20

CLD = Fator que depende da blindagem, do aterramento e das condições da isolação da linha. Ver Tabela 11

  1. Calcule a perda (LW) devido à falha de sistemas internos causada por descargas na linha, de acordo com a equação a seguir:

 

L_{W} = L_{O}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760} 

 

Lo = Número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos devido a um evento perigoso. Ver Tabela 12

nz = Número de pessoas na zona

nt = Número total de pessoas na estrutura

tz = Tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano

Obs: O valor de LW é igual ao valor de LC

  1. Essa análise deve ser feita para a linha de energia e também para a linha de telecomunicação. Calcule os componentes de risco relacionado a falha dos sistemas internos devido a descargas na linha de energia (RW/P) e na linha de telecomunicação (RW/T) de acordo com as expressões abaixo:

 

R_{W/P}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{W} \times L_{W}

R_{W/T}= (N_{L} + N_{DJ})\times P_{W} \times L_{W}

Onde:

NL = Número médio anual de eventos perigosos devido a descarga na linha

NDJ = Número de eventos perigosos para a estrutura adjacente

PW = Probabilidade de falha de sistemas internos causados por descargas na linha

LW = Perda devido à falha de sistemas internos causados por uma descarga na linha conectada

  1. Por fim, a componente de risco relacionado a falha dos sistemas internos devido a descargas na linha será a soma da componente da linha de energia com a de telecomunicações, portanto:

 

R_{W}= R_{W/P} + R_{W/T}

 

Etapa 8: Análise dos componentes de risco devido às descargas perto da linha – Componente relacionado a falha em sistemas internos (RZ)

 

A análise da componente relacionada a falha em sistemas internos devido a descargas próximas a linha é dividida em duas abordagens, a primeira leva em conta a linha de energia (RZ/P) e a segunda leva em consideração a linha de telecomunicação (RZ/T).

Para o cálculo da componente relacionada a falhas em sistemas internos, devemos seguir os passos a seguir:

  1. Defina o valor da probabilidade (PLI) de falha de sistemas internos devido a uma descarga perto da linha conectada dependendo das características da linha e dos equipamentos, de acordo com a tabela abaixo:

Tabela 21 – Valores da probabilidade PLI dependendo do tipo da linha e da tensão suportável de impulso UW dos equipamentostabela 21 - Valores da probabilidade PLI dependendo do tipo da linha e da tensão suportável de impulso UW dos equipamentosFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

  1. Calcule a probabilidade (PZ) de falha de sistemas internos causados por descargas próximas a linha, de acordo com a expressão abaixo:

 

P_{Z} = P_{SPD}\times P_{LI} \times C_{LI}

Onde:

PSPD = Probabilidade de reduzir PC, PM, PW e PZ, quando um sistema coordenado de DPS está instalado. Ver Tabela 10

PLI = Probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga perto linha conectada.

CLI = Fator que depende da blindagem, do aterramento e das condições da isolação da linha. Ver Tabela 11

  1. Calcule a perda (LZ) devido à falha de sistemas internos causada por descargas perto da linha, de acordo com a equação a seguir:

 

L_{Z} = L_{O}\times \frac{n_{z}}{n_{t}} \times \frac{t_{z}}{8760}

Lo = Número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos devido a um evento perigoso. Ver Tabela 12

nz = Número de pessoas na zona

nt = Número total de pessoas na estrutura

tz = Tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano

Obs: O valor de LZ é igual ao valor de LC

  1. Calcule a área de exposição (AI) equivalente de descargas para a terra perto da linha, expressa em metro quadrado (m²) e definida por:

 

A_{I} = 4000\times L_{L}

Onde:

LL = Comprimento da seção da linha, expresso em metros (m).

  1. Calcule o número (NI) de sobretensões de amplitude não inferior a 1 kV(1/ano) na seção da linha, conforme a expressão a seguir:

 

N_{I} = N_{G}\times A_{I} \times C_{I}\times C_{E}\times C_{T} \times 10^{-6}

Onde:

NG = Densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km²/ ano)

AI = Área de exposição equivalente de descargas próximas a linha

CI = Fator de instalação da linha. Ver Tabela 14

CE = Fator ambiental da linha. Ver Tabela 16

CT = Fator de tipo da linha. Ver Tabela 15

  1. Essa análise deve ser feita para a linha de energia e também para a linha de telecomunicação. Calcule os componentes de risco relacionado a falha dos sistemas internos devido a descargas perto da linha de energia (RZ/P) e na linha de telecomunicação (RZ/T) de acordo com as expressões abaixo:

 

R_{Z/P} = N_{I}\times P_{Z} \times L_{Z}

R_{Z/T} = N_{I}\times P_{Z} \times L_{Z}

Onde:

NI = Número de sobretensões de amplitude não inferior a 1 kV(1/ano) na seção da linha

PZ = Probabilidade de falha de sistemas internos causados por descargas perto da linha

LZ = Perda devido à falha de sistemas internos causados por uma descarga perto da linha conectada

  1. Por fim, a componente de risco relacionado a falha dos sistemas internos devido a descargas perto da linha será a soma da componente da linha de energia com a de telecomunicações, portanto:

 

R_{Z}= R_{Z/P} + R_{Z/T}

 

Etapa 9: Cálculo das perdas econômica (L4)

O valor de perda para cada zona pode ser determinado de acordo com a Tabela 22 abaixo, considerando que:

  1. Perda de valores econômicos é afetada pelas características da zona. Estas levam em consideração os fatores de redução (rt, rp, rf);
  2. O valor máximo da perda devido a danos na zona deve ser reduzido pela relação entre o valor relevante na zona versus o valor total (ct) da estrutura completa (animais, edificação, conteúdo e sistemas internos incluindo suas atividades). O valor relevante da zona depende do tipo de dano:

– D1 (ferimentos de animais devido a choque): ca + cb + cs (total de todos os valores);

– D2 (danos físicos): ca + cb + cc + cs (total de todos valores);

– D3 (falha de sistemas internos): cs (valor dos sistemas internos e suas atividades).

Tabela 22 – Tipo de perda L4: valores de perda de cada zonaTabela 22 – Tipo de perda L4 valores de perda de cada zonaFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

Onde:

LT = é o valor relativo médio típica de todos valores danificados por choque elétrico devido a um evento perigoso. Ver Tabela 23

LF = é o valor relativo médio típico de todos os valores atingidos pelos da pelos danos físicos devido a um evento perigoso. Ver Tabela 23

LO = é o valor relativo médio típico de todos os valores danificados pela falha de sistemas internos devido a um evento perigoso. Ver Tabela 23

rt = ´um fator de redução da perda de animais dependendo do tipo do solo ou piso.

rp = é um fator de redução da perda devido a dano físicos dependendo das providências tomadas para reduzir as consequências de incêndio. Ver Tabela 8

rf = é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou do risco de explosão na estrutura. Ver tabela 7

ca = é o valor dos animais na zona

cb = é o valor da edificação relevante à zona

cc = é o valor do conteúdo da zona

cs = é o valor dos sistemas internos incluindo suas atividades na zona

ct = é o valor total da estrutura (soma de todas as zonas para animais, edificação, conteúdo e sistemas internos incluindo suas atividades).

Caso não possua os valores econômicos nas zonas, as relações ca/ct, (ca+cb+cc+cs)/ct e cs/ct, presentes na Tabela 22, devem ser consideradas unitárias.

 

Tabela 23 – Tipo de perda L4: valores médios típicos de LT, LF e LOTabela 23 - Tipo de perda L4 valores médios típicos de LT, LF, LOFonte: ABNT – NBR 5419 (2015)

 

 

Etapa 10: Cálculo das componentes de risco

Para o cálculo das componentes de risco a serem considerados para cada tipo de perda na estrutura, segue-se os passos a seguir:

  1. Calcule o risco (R1) de perda de vida humana da seguinte forma:

 

R_{1} = R_{A}+ R_{B}+ R_{C}+ R_{M}+ R_{U}+ R_{V}+ R_{W}+ R_{Z} 

 

Obs: Para estruturas sem riscos de explosão, hospitais ou outras estruturas que as falhas dos sistemas internos possam pôr em perigo a vida humana, os índices RC, RM, RW e RZ são nulos.

  1. Calcule o risco (R2) de perdas de serviço público a partir da expressão a seguir:

 

R_{2} = R_{B}+ R_{C}+ R_{M}+ R_{V}+ R_{W}+ R_{Z}

 

  1. Calcule o risco (R3) de perdas de serviço de patrimônio cultural, definido pela equação a seguir:

 

R_{3} = R_{B}+R_{V}

 

  1. Calcule o risco (R4) de perdas de valor econômico a partir da expressão abaixo:

O cálculo das perdas LA, LB, LC, LM, LU, LV, LW e LZ devem ser calculados de acordo com as fórmulas presentes na Tabela 22

R_{4} = R_{A}+ R_{B}+ R_{C}+ R_{M}+ R_{U}+ R_{V}+ R_{W}+ R_{Z}

 

Obs: Para propriedades onde não há risco de perdas de animais, os índices RA e RU são iguais a zero.

  1. Compare o valor dos riscos calculados acima com o risco tolerável (RT) da tabela abaixo:

Tabela 24 – Valores típicos de risco tolerável RTtabela 22 - Valores típicos de risco tolerável RTFonte: ABNT – NBR 5419 (2015) – Adaptado

Se o risco calculado for igual ou inferior ao risco tolerável (R ≤ R), a proteção contra descarga atmosférica não é necessária

Caso o risco calculado for superior ao risco tolerável  (R>R), medidas de proteção devem ser adotadas no sentido de reduzir todos os riscos aos quais a estrutura está sujeito de modo que a condição (R ≤ RT) seja satisfeita.

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